金蝉花米酒发酵工艺优化

黄和升，王海平*，陶书中，王卫兵，黄亚东

（江苏食品药品职业技术学院淮安市酿酒工程重点实验室，江苏 淮安 223005）

中国的酒文化从古时候开始盛行，在逢年过节、亲朋聚会时总会以喝酒来增加气氛[1-2]。随着现在健康知识的普及，健康饮酒意识的逐渐增强，酒类市场的消费需求正从高度酒向低度酒和保健酒、勾兑酒向发酵酒转变[3-7]。米酒作为一种低酒度、高营养的传统酿造酒[8-12]，历来就有“液体蛋糕”之美誉。米酒如能将传统工艺进一步改进，增加其营养保健功效，必能迎合广大消费者的青睐。

金蝉花（Cordyceps cicadae），又称大虫草，属虫生真菌。金蝉花的天然成分与冬虫夏草类似，国内外研究表明，金蝉花具有提高免疫力、抗疲劳、保肾、改善睡眠、抗肿瘤、保肝、抗辐射、抗氧化和明目等多重作用，是神奇的古老中药[13-19]。人工培养的蝉花含甘露醇2.18%、多糖21.73%，氨基酸19.76%，虫草素0.005%，腺苷0.05%，这与天然冬虫夏草相似，但砷、汞、铅等有毒重金属没有检出，这比天然冬虫夏草安全[20-22]。因此，蝉花可以作为冬虫夏草的代用品，同样可以达到滋补养生的作用。

目前对金蝉花的应用多是采取将某种成分提取出来应用于治疗某种疾病[23-26]，也有研究者采用基酒泡制、清蒸、水煎等来提高金蝉花多方面的功效[27-28]，但这些方式均不能使其中的大分子功能性物质的功效得到充分发挥。本试验以糯米和金蝉花为主要原料，采用全发酵工艺（在糯米发酵初始加入金蝉花直到发酵结束），可使金蝉花的营养保健成分（虫草酸、多糖、氨基酸等）在酿酒过程中充分溶于米酒，使制得米酒中包含蝉花中多糖、氨基酸、虫草酸、微量元素等大部分营养物质和生理活性物质，从而提高金蝉花米酒的营养保健功效。金蝉花米酒的开发不仅可增加米酒的品种和保健功效，提高米酒的附加值，同时可使蝉花的深加工得到进一步的应用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

优质糯米、金蝉花干品、安琪酒曲：淮安市场；无水乙醇、亚甲基蓝、葡糖糖、苯酚、酒石酸钾钠、浓硫酸、盐酸、氢氧化钠、亚铁氰化钾（均为分析纯）：国药集团化学试剂有限公司；虫草酸（D-甘露醇）标准品（纯度＞98.8%）：上海士锋科技有限公司。

1.2 仪器与设备

酿酒车间米酒生产线一套：江苏食品药品职业技术学院自制；752紫外分光光度计：上海谱元仪器有限公司；HH-M6六孔恒温水浴锅：江苏新春兰科学仪器有限公司；PHS-3E型pH计：上海仪电科学仪器股份有限公司；MS-TS分析天平：梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 金蝉花米酒的加工工艺流程及操作要点

操作要点：糯米洗净后加水浸泡8～10 h，沥干水分后蒸饭约20 min，摊凉后接入酒曲3%，加入金蝉花粉4%，陶缸搭窝发酵，控制发酵温度26～28 ℃，发酵2 d左右，此过程为糖化过程，可使米饭中的大量淀粉转化为糖类物质。然后加水冲缸，继续以约26 ℃发酵3 d，此过程会使大部分糖类物质转化为酒精，少部分转化为酸和酯等物质，此时米酒便有了酸、甜、醇、香等特有的米酒的香味和口感，此时便可用板框压榨机进行分离酒液和酒糟，得到的酒液自然澄清约1 d，上清液用超微滤膜进一步过滤，得到滤液即为成品米酒。

1.3.2 金蝉花米酒发酵工艺优化

单因素试验：金蝉花米酒发酵基础条件设定为金蝉花添加量30 g/kg、发酵时间5 d、发酵温度28 ℃。考察金蝉花添加量（0、10 g/kg、20 g/kg、30 g/kg、40 g/kg、50 g/kg、60 g/kg）、发酵时间（0、1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d）和发酵温度（20 ℃、22 ℃、24 ℃、26 ℃、28 ℃、30 ℃、32 ℃）对米酒总糖、氨基酸态氮、感官评分和酒精度的影响。

正交试验：在单因素试验基础上，以发酵温度（A）、发酵时间（B）和金蝉花添加量（C）为考察变量，以产品的感官评分为评价指标，采用L9（33）正交试验设计进行正交试验。

1.3.3 金蝉花米酒感官评价标准

邀请10名酿酒资深人员对金蝉花米酒进行评价，满分100分，感官评分标准见表1，结果取平均值。

表1 金蝉花米酒感官评定标准Table 1 Standards of sensory evaluation for Cordyceps cicadae rice wine

1.3.4 金蝉花米酒的品质指标测定方法

酒精度采用蒸馏法测定；氨基酸态氮含量采用电位滴定法测定；总糖（以葡萄糖计）含量采用亚铁氰化钾滴定法测定。以上指标测定均依据国标GB/T 13662—2018《黄酒》。

多糖含量采用硫酸-苯酚法测定[22]。以葡萄糖标准溶液质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标绘制葡萄糖标准曲线，按照标准曲线回归方程计算样品中多糖含量。

虫草酸含量采用高碘酸钠比色法测定[22]。以虫草酸标准溶液质量浓度（x）为横坐标，吸光度值（y）为纵坐标绘制虫草酸标准曲线，按照标准曲线计算出样品中虫草酸含量。

1.3.5 数据处理

用SPSS 20.0软件进行统计分析和数据处理。

2 结果与分析

2.1 发酵工艺优化单因素试验

2.1.1 金蝉花添加量对米酒品质的影响

由图1 可知，发酵原料中添加0～60 g/kg金蝉花，产品总糖含量、酒精度、氨基酸态氮含量均随其添加量增加而增加，但感官评分表现为先增后减。探其原因，金蝉花蛋白质、氨基酸和可发酵糖含量较高，随着发酵过程生化反应的进行，生成产物糖含量、酒精含量、氨基酸态氮含量随之增加。金蝉花添加量超过40 g/kg时，产品酸味显现，口感欠佳，因而感官评分值下降。综合考虑米酒的理化品质，确定最适金蝉花添加量40 g/kg。

图1 金蝉花添加量对米酒品质影响Fig. 1 Effect of Cordyceps cicadae addition on rice wine quality

2.1.2 发酵时间对米酒品质影响

由图2可知，发酵前，原料中总糖、酒精度、氨基酸态氮含量均较低，在发酵前3 d，发酵液的总糖含量、感官评分迅速上升，氨基酸态氮和酒精度变化平缓，略有上升；发酵时间＞3 d之后，微生物分解利用发酵液中糖和蛋白质，使其总糖含量不断下降，酒精度、氨基酸态氮和感官评分不断上升；发酵时间＞5 d 之后，发酵液的氨基酸态氮含量基本不再变化，但总糖含量继续下降，酒精度继续上升，感官评分也开始略有下降。综合各项指标，最适发酵时间确定为5 d。

图2 发酵时间对米酒品质影响Fig. 2 Effect of fermentation time on rice wine quality

2.1.3 发酵温度对米酒品质影响

由图3 可知，在试验温度（20～32 ℃）范围内，发酵液的酒精度和氨基酸态氮随温度升高均处于增加的趋势，总糖含量和感官评分呈先上升后降低的趋势。探其原因，发酵温度＞26 ℃时，酵母生长旺盛，分解利用糖类物质，将糖转化成酒精，因而表现为总糖含量下降，酒精度上升，此时发酵液的酒味浓烈，感官评分值下降。综合考虑，最适发酵温度确定为26 ℃。

图3 发酵温度对米酒品质的影响Fig. 3 Effect of fermentation temperature on rice wine quality

2.2 发酵工艺优化正交试验

依据单因素试验结果，以发酵温度（A）、发酵时间（B）和金蝉花添加量（C）为考察变量，以产品的感官评分为评价指标，采用L9（33）正交试验进行优化，正交试验结果与分析见表2。

表2 金蝉花米酒发酵条工艺优化正交试验结果与分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for Cordyceps cicadae rice wine fermentation process optimization

由表2可知，3个因素对产品评分值影响的顺序依次为B＞C＞A，即发酵时间＞金蝉花添加量＞发酵温度；金蝉花米酒最佳发酵工艺为A2B2C2，即发酵温度26 ℃、发酵时间5 d、金蝉花添加量40 g/kg。在此优化发酵工艺条件下进行5次平行验证试验，感官评分平均值为94.0分。

2.3 金蝉花米酒活性成分测定结果

2.3.1 葡萄糖标准曲线

由图4可知，葡萄糖标准曲线回归方程为y=5.098 6x+0.000 8，相关系数R2=0.997 7。结果表明，二者线性关系良好。

图4 葡萄糖标准曲线Fig. 4 Standard curve of glucose

用样品溶液代替标准溶液测得蝉花米酒样品吸光度值为0.493 2，按照标准曲线回归方程计算所得多糖含量为0.097 mg/mL，未加金蝉花米酒用同样方法测得多糖含量为0.073 mg/mL。米酒多糖有一定的抗氧化活性，本实验在原料中添加了金蝉花，制得产品金蝉花米酒比普通米酒多糖含量提高，因而可使米酒的保健功能得到增强。

2.3.3 虫草酸标准曲线

由图5可知，虫草酸标准曲线回归方程为y=0.010 3x-0.001 7，相关系数R2=0.998 5。结果表明，二者线性关系良好。

图5 虫草酸标准曲线Fig. 5 Standard curve of cordycepic acid

将样品稀释溶液100倍代替标准溶液，测得蝉花米酒样品吸光度值为0.416，按照标准曲线回归方程计算所得原样品中虫草酸含量为4.055 mg/mL，未加金蝉花的米酒中未检出虫草酸。虫草酸有一定的保健功效，本试验在原料中添加了金蝉花，使得产品中含有虫草酸，因而可使米酒的保健功能得到增强。

3 结论

金蝉花作为一种食药用保健真菌可添加于酿酒原料中制作保健酒。将糯米与金蝉花采取共发酵方式制作金蝉花米酒的最佳发酵工艺条件为：发酵时间5 d，发酵温度26 ℃，金蝉花添加量40 g/kg。此优化条件下，金蝉花米酒的感官评分为94.0分。米酒多糖含量为0.097 mg/mL，虫草酸含量为4.055 mg/mL，皆高于未加金蝉花的米酒。金蝉花米酒的制作可为发酵型保健酒的开发提供参考和依据。